自直拉單晶導入鉆石線切割工藝后，生產(chǎn)成本降低，逐漸侵蝕多晶硅市占率，使得多晶硅鑄錠生產(chǎn)廠家備感壓力，為了維持競爭優(yōu)勢，紛紛引入鉆石線切片。
鉆石線切片在多晶硅與單晶硅上狀況有所不同，多晶硅長晶程序因其特性，存在許多硬質(zhì)點（inclusions），在切片時容易造成斷線，進而降低良率，增加生產(chǎn)成本；為提升鉆石線切片良率，其根本之道即是減少硬質(zhì)點的發(fā)生。
多晶鑄錠硬質(zhì)點的來源眾多，氮化硅之類型為其中一關(guān)鍵因素
造成多晶硅鉆石線切片斷線的原因之一為“硬質(zhì)點復合析出物”，尺寸多為數(shù)十微米甚至是毫米級[1]，是由氮化硅（Si3N4）于硅熔湯中裂解析出（precipitation）成針狀β相氮化硅[2][3]與碳化硅（SiC）共伴作用形成夾雜物粒子（particles）以及團簇（clusters）等復合物，如下圖1與圖2所示[4]：
硬質(zhì)點復合析出物之組成主要由碳化硅與β相針狀氮化硅所構(gòu)成，其中碳化硅夾雜物為石英坩堝之SiO2與石墨構(gòu)件之C在高溫下進一步作用生成β相碳化硅，其反應(yīng)式如下列式（1）與式（2）所表示[5][6]：
許多國外研究中證實[4][7][8]，針狀β相氮化硅為氮化硅涂層在高溫下，裂解成為Si與N，當N在硅熔湯中含量超過其最大固溶度（solid solubility）時，析出針狀β相氮化硅，形成硬質(zhì)點成核中心（nucleation site），如下列式（3）所表示：
α相及β相氮化硅粉皆可作為坩堝內(nèi)側(cè)隔絕保護層，減少坩堝雜質(zhì)擴散至晶錠。在長晶程序中，氮化硅坩堝噴涂層剝落于硅熔湯里，形成為數(shù)微米的雜質(zhì)。于高溫時，α相氮化硅除了發(fā)生裂解析出針狀β相氮化硅外，也可進行相變化反應(yīng)（phase transformation），部分轉(zhuǎn)化成為β相氮化硅[2]，如下列式（4）所表示：
由上述可知，長晶工藝中之副反應(yīng)所生成之硬質(zhì)點復合析出物，將會增加鉆石線切片斷線率；市售α相氮化硅粉之生產(chǎn)是在低溫環(huán)境下合成，高溫環(huán)境下熱穩(wěn)定性較差，在多晶硅長晶程序中將更易裂解，增加硬質(zhì)點復合析出物的發(fā)生率，因此在氮化硅粉之選用上不得不謹慎，應(yīng)選用含有高β相之氮化硅粉，以抑制裂解反應(yīng)，降低硬質(zhì)點復合析出物之產(chǎn)生。
降低多晶鑄錠硬質(zhì)點之關(guān)鍵，在于高效能氮化硅粉之選用
超能所生產(chǎn)之氮化硅粉，含有業(yè)界最高β相含量，如圖3所示，顆粒狀粉體外型，同時具有絕佳粒徑配比，如圖4所示，而新型產(chǎn)品更加強微燒結(jié)作用，強化涂層中氮化硅顆粒間的結(jié)合力，形成致密高溫穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，有效地避免涂層出現(xiàn)剝落或掉粉情況，減少鑄錠雜質(zhì)，又因含有高β相比例，降低高溫裂解發(fā)生，進而減少硬質(zhì)點復合析出物之產(chǎn)生，將有助多晶硅鉆石線切片良率提高。
根據(jù)實測，采用超能SN-02氮化硅粉作為坩堝脫模阻隔劑，不但有效降低多晶鑄錠雜質(zhì)與含氧量，同時降低鑄錠硬質(zhì)點復合析出物的生成，促使鑄錠的硅片得片數(shù)增加，不良片率減少50%，大幅創(chuàng)造額外的收益！
參考文獻
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